航天“超滑”技术为空间活动部件延寿

<p>　　前不久，中国航天科技集团公司五院502所牵头申报的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目成功立项，实现了该所在基础研究领域的又一重大突破。该项目以解决空间活动部件的长寿命问题为目标，重点开展“超滑”技术空间应用的基础理论研究和空间应用的方法研究。</p><p>　　<strong>航天器发展需要“超滑”技术</strong></p><p>　　“超滑”的概念是上世纪90年代由国外学者首次提出的，用来描述两个固体表面之间滑动摩擦力接近于零的润滑状态。“如果‘超滑’成功实现，将使人们逐渐摆脱摩擦和磨损的束缚，并为现代机械设备和纳米机械系统的设计和发展提供强有力的支撑。”该项目首席专家张激扬说。</p><p>　　“超滑”技术对于空间活动部件有着极高的应用价值。科研人员通过对超滑机理和规律的深入研究，将有望掌握“超滑的实现方法和控制技术，从而克服机械传动和转动过程中由于摩擦磨损带来的损耗、失效等问题，不但可以大幅度延长活动部件寿命，而且将极大地改变空间活动部件的润滑设计理念和方法，提升产品性能指标。</p><p>　　飞轮、控制力矩陀螺（CMG）、太阳帆板驱动机构（SADA）、空间相机、天线驱动机构等空间活动部件，是航天器有效载荷、姿态控制等分系统的核心部件。它们是目前航天器实现高精度、高稳定度、长寿命等高性能指标的最佳途径，但也往往是制约航天器性能提升和重大工程实施的瓶颈。</p><p>　　受我国在材料、精密加工等基础工业水平制约，空间活动部件的整体水平与国际领先水平存在一定的差距，这也是始终萦绕在该所科研人员心中的一块心病。</p><p>　　科研人员经过研究发现，在超滑状态下，由于摩擦界面之间具有超低的摩擦系数，因此有望从根源上解决空间活动部件的摩擦、磨损、能耗、振动、噪音等一系列问题，为空间活动部件带来全面的技术革新。</p><p>　　例如，运用超滑技术后，预计飞轮产品的寿命可以稳定提升到20年以上，摩擦功耗降低50%以上；振动降低40%左右，噪音降低20分贝以上；在保证长寿命的前提下，转速范围可以从每分钟几千转提高到上万转。</p><p>　　“高速活动机构的角动量是由转子速度和转子惯量决定，二者呈反比关系。在同等角动量下，转速大幅提升，将可以实现产品体积和重量的进一步优化。”张激扬解释说。</p><p>　　<strong>星星之火 可以燎原</strong></p><p>　　早在2009年，502所空间轴承应用实验室的科研人员就开始跟踪此项前沿技术，并将其纳入该所实验室“十二五”专业发展规划中的重点研究方向。</p><p>　　“这样的‘微’项目能得到各级领导和评审专家青睐，从一个侧面也反映了超滑技术的前瞻性。”该所副所长王大轶感慨地说。</p><p>　　该所研制团队一直坚信，“星星之火，可以燎原”。未来超滑技术如果有新突破，将不仅可以带动飞轮等各类空间活动部件性能的全面提升，其成果还可广泛推广应用于交通、制造、能源等领域，服务国计民生，通过减少机械零部件的摩擦磨损，降低能耗、提高产品寿命和可靠性，从而达到降低成本、节能环保的目的。</p><p>　　“即便在发达国家，每年由于摩擦磨损造成的损失约占国民生产总值的2%~7%，超滑技术的广泛应用将有望取得上万亿元的经济效益。”张激扬举例道。</p><br />